Princeton Üniversitesi bilim insanları, kuantum hesaplama alanında büyük bir atılım gerçekleştirdiklerini duyurdu. Geliştirdikleri yeni kuantum biti, yani kübit, kritik bilgiyi 1 milisaniyeden daha uzun bir müddet boyunca stabil tutabiliyor. Bu mühlet, laboratuvar ortamında şimdiye kadar elde edilen en âlâ kübit ömrünün üç katına ve sanayideki büyük ölçekli işlemcilerde bulunan kübit ömrünün ise neredeyse 15 katına denk geliyor. Bu nedenle kuantum teknolojisinin geleceği için hayati bir ilerleme olarak kabul edilebilir.
Sıradan bilgisayar bitleri, bilgiyi basitçe 0 yahut 1 olmak üzere iki durumda işler. Kuantum bitlerinin devrimci gücü ise, hem 1 hem de 0 durumlarının tıpkı anda üst üste gelme yeteneğinde yatar. Bu kuantum özelliği, meşhur ‘kuantum kedisi‘ deneyinde olduğu üzere, kübitin tıpkı anda hem “açık” hem de “kapalı” olabilmesini sağlar. Bu yetenek, inanılmaz bir süreç gücünün kilidini açar ve kuantum bilgisayarları, en gelişmiş muhteşem bilgisayarların bile çözemediği karmaşık sorunları çözebilecek bilişimin bir sonraki ihtilali olarak görülüyor.
Peki, tüm bu ihtilal niteliğindeki potansiyele karşın, neden şimdi kullanışlı kuantum bilgisayarlarına sahip değiliz? Buradaki temel sorun, kübitlerin çok kırılgan olması. Etraflarındaki en küçük etkileşim bile kübiti kararsız hale getirir ve taşıdığı bilginin kaybolmasına (koherans kaybına) neden olur. Bu kararlılığı korumak için kübitler ekseriyetle mutlak sıfıra yakın çok düşük sıcaklıklarda tutulmak zorundadır.
Bu bağlamda, bir milisaniyenin kısa görünmesine karşın, kararlılık süresindeki bu üç kat artış, devasa bir sıçramayı tabir ediyor.
Tantal ve silikon ile seri üretime uygun tasarım
Princeton grubunun başarısı yalnızca mühletten ibaret değil. Araştırmacılar, bu uzun ömürlü kübite dayalı, tam fonksiyonlu bir tantal-silikon süperiletken kuantum çipi inşa etmeyi başardı ve en kıymetlisi, bu dizaynın seri üretime kolaylıkla uyarlanabilir olması.
Princeton Kuantum Teşebbüsü eş yöneticisi ve araştırmanın başındaki isimlerden Nathalie de Leon, yaptığı açıklamada “Elde ettiğimiz sonuçlar nitekim de teknolojinin ulaştığı son noktayı zorluyor” dedi. Eş baş araştırmacı Andrew Houck ise, “Bugün kullanışlı kuantum bilgisayarlarına sahip olmamızı engelleyen asıl zorluk, bir kübit inşa ettiğinizde bilginin gereğince uzun mühlet kalıcı olmamasıdır. Bu, ileriye yanlışsız atılan bir sonraki büyük adım” kelamlarıyla gelişmenin değerini vurguladı.
Bu çalışmada, çok sert bir geçiş metali olan tantalın kullanımı kritik rol oynadı. Tantal, korozyona karşı son derece sağlam ve kübitin kararsızlığına yol açan kusurları gidermek için gereken kuvvetli temizleme süreçlerine dayanabiliyor. Yeni makalenin ortak başyazarı Faranak Bahrami, “Tantal’ı aside koyabilirsiniz ve özellikleri yeniden de değişmez” diyerek gerecin dayanıklılığını örneklendirdi.
Başlangıçta tantal, kıymetli ve ender bir gereç olan safir bir alt katman üzerinde duruyordu. Lakin tantalın gelişmiş performansı o kadar güzeldi ki, asıl sorun alt katmanda ortaya çıktı. Grup, bunun üzerine alt tabakayı silikona geçirdi. Silikon; ucuz, yaygın ve yüksek ölçülerde üretilen bir gereç olduğu için, bu tercih yeni kübitin üretiminin ölçeklendirilmesini büyük ölçüde kolaylaştırıyor.
Kuantum bilgisayarların gerçek potansiyellerini ortaya çıkarabilmeleri için bir milyon kübitin birlikte çalışması gerekecek. Şu anda bilim insanları 100’den az kübitle çalışıyor. Bu nedenle, hem kararlı hem de kolaylıkla ölçeklenebilir bir kübitin geliştirilmesi, geleceğin kuantum teknolojisi için atılmış en büyük adımlardan biri olarak görülüyor.
Çalışma, Nature mecmuasında yayımlanarak bilim dünyasına duyuruldu.
